Pesquisadores alemães realizaram uma façanha inédita na ciência ao criar um gás unidimensional feito de luz. Essa conquista, liderada por cientistas das universidades de Bonn e Kaiserslautern-Landau, representa um marco significativo na física quântica e abre novas possibilidades para o estudo da interação entre luz e matéria em estados exóticos.
O experimento foi conduzido por Kirankumar Umesh e sua equipe, que utilizaram polímeros aplicados em superfícies reflexivas para capturar fótons em um recipiente especial. A técnica envolveu energizar uma solução de corante com um laser, fazendo com que os fótons resultantes fossem refletidos continuamente entre as paredes do recipiente. Durante esse processo, os fótons foram resfriados ao colidirem com moléculas de corante, o que eventualmente levou à formação do chamado “gás de luz”.
Esse tipo de gás, formado por uma única camada de fótons, não pode ser comparado ao gás convencional que conhecemos e não pode, por exemplo, encher um balão. O que os cientistas conseguiram foi algo mais complexo: a manipulação da luz para que ela se comportasse de forma unidimensional, semelhante ao comportamento de materiais como o grafeno, que é composto por uma única camada de átomos.
Transições de fase e a nova fronteira da física
A grande inovação dessa pesquisa está na possibilidade de estudar as transições de fase da luz em diferentes dimensões. Esse conceito, que há mais de uma década já havia surpreendido a comunidade científica com a descoberta de luz líquida, agora foi expandido para incluir o comportamento de gases de luz em uma dimensão.
A criação desse gás unidimensional permitiu aos cientistas testar previsões teóricas e investigar como as flutuações térmicas influenciam esse estado exótico da matéria. Em duas dimensões, há um ponto de condensação preciso para o gás de fótons, mas em uma dimensão as flutuações térmicas podem causar um “borramento” dessa transição de fase.
Segundo o professor Frank Vewinger, membro da equipe, o comportamento dos gases de luz unidimensionais ainda é regido pelas leis da física quântica, sendo classificados como gases quânticos degenerados.
“Agora fomos capazes de investigar esse comportamento na transição de um gás de fótons bidimensional para um unidimensional pela primeira vez,” destacou Vewinger.
Embora essa descoberta esteja atualmente no campo da pesquisa básica, os cientistas acreditam que a criação do gás de luz unidimensional pode abrir portas para novas aplicações em ótica quântica. O avanço poderia ser utilizado em tecnologias emergentes, como a computação quântica, onde a luz líquida já desempenha um papel fundamental na criação de qubits para computadores quânticos.
